□ Gas oil Ki n emat ic vi sco si ty mm
2/s @ 40 ℃
64 62 60 58 56 54 52 50
0 15 30 45 60 75 90 105
Operation time hours
● SME
□ Gas oil
59
図3-6 SMEおよび軽油使用時のエンジン運転時間に対するCRの変化
3.3 バイオディーゼル燃料混合潤滑油の酸化劣化特性
3.3.1 実験方法および供試試料
ⅰ) 実験方法および酸化劣化指標の測定方法
前節にて，市販のディーゼル発電機にSMEを使用すると，100時間程度で2.8 %の潤 滑油希釈が起きることが明らかになった．そこで，本節ではSMEをさらに高濃度の20 % まで混入させ，強制的に試料を熱酸化させることでバイオディーゼル燃料の混入率が潤 滑油の酸化安定性に及ぼす影響を調査した．
SMEを混合させた潤滑油の熱酸化加速試験は，第2章2.2.2項にて示した過酸化物誘 導期間 IPを測定するための自動油脂酸化加速装置(ランシマット試験機：メトローム・
シバタ製 679型)の加熱部および空気導入部のみを流用して行った．図3-7はその概略図 である．試験条件は試料温度110℃，試料質量4 g，導入空気流量20 L/hとした．酸化 時間は 100時間，124 時間，144時間，192時間の4通りとし，試験終了後回収した試 料の劣化特性値を測定した．なお，測定は試料の不足や注ぎ足しを避けるため，酸化時 間毎に試料を準備し，行った．用いた酸化劣化指標は，潤滑性を示す指標の一つである 動粘度，スラッジやデポジット生成量の目安である100%残留炭素分 CR，酸化劣化によ り生成される有機酸の量を示す酸価AVである．これらの測定方法は，第2章2.1.2項に て既述している．また一般に，潤滑油そのものの劣化の基準として塩基価(BN)が用いら
100%CR mass -%
1.40 1.30 1.20 1.10 1.00
0 15 30 45 60 75 90 105
Operation time hours
● SME
□ Gas oil
60
れるが，今回は潤滑油に混入した FAMEの酸化劣化が潤滑油劣化の主原因と考え，BN の測定は行わなかった．
図3-7 熱酸化加速試験の試験装置図
ⅱ) 供試燃料および潤滑油
表 3-3 に供試燃料および潤滑油の主な性状を示す．供試燃料には，アルカリ触媒方式 で製造した前節と同じ SMEを用いた．潤滑油には，JASO DH-1およびDH-2グレード の2種類を用いた．本節では，それぞれLub-1およびLub-2と称す．なお，粘度グレー ドには両者とも標準的粘度である SAE 10W-30を選んだ．DH-2グレードについては前 出の記述のとおりであるが，DH-1 は，DPF を有していない従来の長期排ガス規制対応 車両やそれ以前の汎用エンジン用に使用される潤滑油グレードである．
Fresh air Vessel
Sample
Heating block Vent
Temperature = 110oC Air flow = 20 L/h Sample amount = 4ｇ
61
表3-3 供試燃料および潤滑油の主要性状
3.3.2 実験結果および考察
図3-8，3-9は潤滑油Lub-1に0，5，20 vol-%の割合で SMEを混入させた試料の，酸 化時間に対する AVとCRの変化を示している．Lub-1における AVの傾向は，SME混
入率が 0もしくは5 vol-%の比較的低い場合，100時間程度の強制酸化で値が増加してお
り，有機酸の生成が生じていると考えられる．20 vol-%の場合，100時間までは値がほ ぼ増加せず，100時間以降で増加している．一方，CRにおいては，0および5 vol-%の 試料は 200時間程度強制酸化させてもほぼ変化が見られない．20 vol-%の場合は初期値 が低いものの，200時間まで単調に増加する傾向が見られる．CRは潤滑油が劣化する際 に生じる高分子化合物，すなわちスラッジやデポジットによって増加すると考えられる
ため，SME混入率が20 vol-%まで高くなると，酸化劣化がより進行し，有機酸の生成よ
りもデポジットの生成が支配的になると考えられる．
図3-10，図3-11に潤滑油Lub-2に0，5，10，20 vol-%の割合でSMEを混入させた 試料の，酸化時間に対する AVとCRの変化を示す．Lub-2におけるAVの傾向は Lub-1 と異なり，SME混入率が0，5 vol-%の場合，100時間経過時にはほとんど変化せず，10， 20 vol-%では100時間までに増加し，ピークに達している．CRは0，5 vol-%ではほぼ 変化しておらず，20 vol-%でやや増加傾向を示している．
Fuel, Engine oil
Items
Fuel Engine oil
Lub-1 Lub-2
SME (Soybean Methyl Ester)
JASO DH-1 (SAE10W-30)
JASO DH-2 (SAE10W-30)
Properties
Kinematic viscosity
(40℃) mm2/s 4.43 69.8 61.8
100% Carbon residue mass-% 0.025 1.542 1.165
Acid value mgKOH/g 0.10 1.36 1.68
Density (15℃) g/L 891 879 875
Water content mass-ppm 492 -
-Induction period (EN14112) hours 2.3 -
-Additives
Detergent and dispersant additives
Metal containing detergent
mgKOH/g
(Ca) - BN≒12 BN≒7
Dispersant - - Succinic acid imide
% - 2〜10
Anti-wear agents
(eq. phosphorus) mass-ppm - ZnDTP 800 ZnDTP 1100
Antioxidants % - 0.1~1 from Phenolic/Amine/Mo
Viscosity index improvers mass-% - OCP(Olefin Copolymer) 2~8
Pour point depressants mass-% - 0.05~0.5
Antifoam agents mass-ppm - 1~50
62
また，図3-12は，それぞれLub-1とLub-2の100時間経過後のAVおよびCRの劣 化前からの増加量を示す．なお，自動車エンジン用潤滑油の運転管理項目にある「残留 炭素分増加量CRI」は，200時間経過後のCR値と劣化前の値との差を指すが，ここで は100時間経過後の増加分で示した．図より，Lub-1およびLub-2ともに，SME混入 率5 vol-%におけるCR増加量が最も低くなっている．AV増加量は，Lub-2の場合，低 い値を示しているが，Lub-1では，最も高くなっている．このことは，JASO DH-1グレ ード潤滑油の場合，5 vol-%程度の比較的低いFAME混入率で，酸化劣化初期に有機酸 を生成し，その中和反応によって塩基価 BNが著しく低下することで，潤滑油の劣化が 進行する可能性があることを示唆している．SME混入率20vol-%の場合には，Lub-1で
はAV増加量が5 vol-%の場合よりも大幅に低下し，逆にCR増加量が著しく高くなって
いる．一方，Lub-2では，20 vol-%でAV増加量が急増している．この事から，Lub-2 のJASO DH-2グレード潤滑油では20 vol-%のFAME混入率でBNの低下による劣化が 著しくなると予測される．すなわち，同じFAME混入率であれば， DH-1グレードより DH-2 グレードの方が酸化劣化しにくい潤滑油であると言える．
図3-8 SME混合潤滑油Lub-1の酸化時間に対するAVの変化